Bewässerung, Dünger und Energie aus Abwasser

Forschung Kompakt / 1.9.2015

Forscher adaptieren ihre bereits in Deutschland umgesetzte Idee für ein umfassendes Wassermanagement an die Bedingungen in asiatischen Städten: Für einen Küstenstreifen in der vietnamesischen Stadt Da Nang entwickeln sie ein Konzept zur Reduktion des Wasserverbrauchs, zur Abwasserreinigung und zur Gewinnung von Dünger.

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© Foto Fraunhofer IGB

Landwirtschaftliche Nutzflächen in der vietnamesischen Stadt Da Nang: Zukünftig können die Bewohner gereinigtes Abwasser nutzen, um die Beete zu bewässern.

Die Verstädterung ist im vollen Gang. Besonders in Asien müssen Lösungen gefunden werden, wie die wachsende Bevölkerung ernährt, mit Wasser und Energie versorgt wird sowie Abfälle möglichst clever wiederverwertet werden können. Forscher des Fraunhofer-Instituts für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik IGB in Stuttgart haben jetzt in Vietnam ein von ihnen im Projekt DEUS 21 entwickeltes Konzept zur Abwasseraufbereitung angepasst, mit dem zugleich die Wasser-, Energie- und Nahrungsmittelversorgung unterstützt wird.

Unter Federführung des von der Deutschen Gesellschaft für Internationale Zusammenarbeit GmbH (GIZ) durchgeführten Projekts »Integriertes Ressourcenmanagement in asiatischen Städten: der urbane Nexus« wird die innovative Infrastruktur nun in einem von rund 200 000 Menschen bewohnten Küstenstreifen der vietnamesischen Stadt Da Nang umgesetzt. Vorgesehen ist, ab Herbst 110 Grundstücke an ein neuartiges Abwasserentsorgungsnetz anzuschließen. Dort wohnen etwa 500 Menschen. Das Wasser fließt hier durch Vakuumleitungen. Diese haben deutlich kleinere Querschnitte als herkömmliche Rohre. Das Wasser wird mit Pumpen abgesaugt, ähnlich wie in Zügen und Flugzeugen.

Bislang versickern die Abwässer Da Nangs oft ungereinigt in undichten Gruben, womit  nicht nur Strände kontaminiert werden können, sondern eine wertvolle Ressource ungenutzt bleibt, die die Fraunhofer-Forscher nun nutzbar machen. Sie bereiten das Abwasser künftig erstmalig gemeinsam mit Küchenabfällen aus Hotels auf, wobei Biogas entsteht, mit dem Hotelköche kochen können. Das gereinigte Wasser fließt in die städtische Landwirtschaft, so dass die Bauern weniger Grundwasser anzapfen müssen. Dieses droht aufgrund exzessiver Entnahme in Trockenzeiten zunehmend durch nachfließendes Meerwasser zu versalzen. Ein weiterer Vorteil: Die Nährstoffe im aufbereiteten Abwasser wirken als natürlicher Dünger. So werden die drängenden Themen Wasser-, Energie- und Ernährungsversorgung mit möglichst wenig Aufwand vernetzt. Die Forscher erzielen in jedem Bereich gute Ergebnisse. Beispiel Biogas: »Mit 45 Litern pro Einwohner und Tag lässt sich mit unserer Lösung etwa doppelt so viel Biogas produzieren als in herkömmlichen Kläranlagen in Deutschland«, sagt Gruppenleiter Dr. Marius Mohr vom IGB.

Selbst die Energie des Abwassers wird genutzt

Das Abwasser wird biologisch gereinigt. »Herzstück sind Anaerob-Bioreaktoren, in denen die organischen Bestandteile des Abwassers zu Biogas vergoren werden«, erklärt der Wassertechnologe. Die Bioreaktoren ließen sich auch mit einer Membranfiltration kombinieren. Alle größeren Partikel, auch die Bakterien, bleiben dann in den Bioreaktoren. Aus Kostengründen ist dies in Da Nang zunächst nicht vorgesehen.

Das Konzept DEUS 21 wurde entwickelt, um ein maximales Recycling des Abwassers und der darin enthaltenen Ressourcen zu gewährleisten. Das im Anaerob-Bioreaktor entstehende Biogas kann man außer zum Kochen auch für die Strom- und Wärmeversorgung sowie zum Antrieb von Fahrzeugen nutzen. Weil das Abwasser auch nach der Aufbereitung noch relativ warm ist, lässt sich aus ihm zusätzlich Wärmeenergie gewinnen, mit der in Regionen mit kälterem Klima über Nahwärmenetze Haushalte versorgt werden können. »Als weiteres Produkt der Abwasserreinigung lässt sich durch Fällung und Ionenaustausch ein Stickstoff-Phosphor-Dünger aus dem Abwasser zurückgewinnen«, erklärt Mohr.

Das System ist in vielen anderen Regionen einsetzbar, vor allem dort, wo es noch keine Kanalisation samt Kläranlage gibt. Mohr erläutert: »Außerdem eignet es sich auch für den Export in Wassermangel-Gebiete, weil man es speziell auf die Bedürfnisse in trockenen und halbtrockenen Regionen anpassen kann.«